复合齿廓齿形链链轮的啮合机理及动态分析

摘要

齿形链传动广泛应用于汽车和摩托车发动机的正时机构。然而传统的齿形链传动存在多边形效应和啮入瞬间的冲击效应，损害了传动的同步性与均匀性。因此亟需研究新型齿形链传动来提高齿形链机构的传动性能。 首先本文分析了齿形链传动过程中存在的多边形效应和啮合冲击，以减小机构高速运转时链条与链轮的啮合冲击，降低链条的波动量，提高链传动的平稳性为目标，开展了新型齿廓链轮的设计研究。通过修正传统直边齿廓链轮的齿形，参照渐开线链轮的设计，将链轮直线齿廓与渐开线齿廓拟合在一起，设计了一种复合齿廓链轮。新型链轮与链条啮合时，初始阶段链条直边齿廓与链轮的渐开线齿廓啮合，这样减小了啮入冲击；终了阶段链条与链轮的直线齿廓啮合定位，增强传动的准确性。 其次基于三维建模技术和机械动态仿真技术建立了传统直边齿廓链轮、渐开线链轮和复合齿廓链轮齿形链机构的多刚体系统动力学模型。完成了主动链轮转速在500r/min-8000r/min的动力学仿真试验。仿真结果表明：与传统直线及渐开线齿形链机构比较，使用复合齿廓链轮的齿形链机构的紧边链条波动量、啮合冲击力、从动轮角速度不均匀系数均有所减小。 通过试验台台架实验，分析了三种齿形链机构的传动性能，测定了链传动实验台的固有频率，进行了紧边链条波动量和噪音的测量对比实验。实验结果表明：在变静态方法测量下，复合齿廓齿形链机构的紧边链条波动量与直线齿廓齿形链相当，比渐开线链轮齿形链机构减小了17﹪；当主动链轮转速在200r/min-600r/min时，复合齿廓链轮齿形链机构从动轮角速度不均匀系数最小，紧边链条啮入主动轮处的噪音最低。因此复合齿廓齿形链机构可以减小振动和噪音，提高机构高转速时的动态性能。本课题得到国家自然科学基金项目“变节距双面啮合齿形链的机理与齿形修正方法的研究(50375085)”的支持。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1引言

1.2多体系统动力学发展及研究现状

1.3齿形链传动研究背景和意义

1.4齿形链传动研究现状

1.4.1传统齿形链机构的缺点

1.4.2链条结构的改进

1.4.3链轮结构的改进

1.4.4链传动仿真技术的发展

1.5课题的提出

1.6课题进行的主要工作

第2章齿形链传动概述

2.1齿形链链板结构

2.2齿形链链轮结构

2.2.1直线齿廓链轮

2.2.2渐开线齿廓链轮

2.3齿形链传动运动学

2.3.1链传动多边形效应

2.3.2链条的速度变化

2.3.3从动链轮的角速度变化

2.4齿形链传动啮合理论与发展现状

2.4.1外啮合齿形链

2.4.2内啮合齿形链

2.4.3内-外复合啮合齿形链

2.4.4 Hy-Vo齿形链

2.5本章小结

第3章复合齿廓链轮的机理

3.1复合齿廓链轮设计参数

3.2变位系数

3.3复合齿廓线机理

3.3.1渐开线齿廓方程

3.3.2复合齿廓线的生成

3.4复合齿廓链轮实体模型

3.5本章小结

第4章基于ADAMS的齿形链传动动力学仿真

4.1 ADAMS软件介绍

4.1.1 ADAMS分析方法

4.1.2系统动力学方程的建立与求解

4.1.3计算方法

4.1.4机械系统在ADAMS中仿真分析基本过程

4.2齿形链传动动力学模型

4.2.1链传动模型简化与假设

4.2.2链传动动力学模型设置

4.2.3求解器设置及模型检查

4.3仿真结果分析

4.3.1链条波动量分析

4.3.2啮合冲击力分析

4.3.3从动轮转速变化

4.4本章小结

第5章齿形链传动台架实验

5.1链传动噪声产生的机理

5.2齿形链传动实验

5.2.1实验目的

5.2.2实验方案

5.2.3实验用链条链轮

5.2.4实验设备

5.3紧边链条的波动量

5.4实验台固有频率的测量

5.5从动链轮的角速度变化

5.6齿形链传动的噪声

5.7本章小结

结论与展望

全文总结

工作展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表论文和参与课题